JP4398930B2 - ボルテックスチューブ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気を高温と低温とに分離する機能を有するボルテックスチューブに関する。

圧縮空気を高温空気と低温空気とに分離できるボルテックスチューブは、電機制御盤内の冷却や機械加工における冷却など各種産業分野で広く利用されている。

図４にボルテックスチューブの従来構成を示す。この図において、１０は渦流管である。渦流管１０は、円筒状に形成されており、その一端部１２には低温空気出口１５が設けられている。この渦流管１０の一端部１２の近傍には、圧縮空気を接線方向から当該管１０内に噴出させるノズル１９が設けられている。そして、渦流管１０の他端部１３には、円錐型の高温側端面１７Ｐおよび流量調整弁１６Ｐならびに高温空気出口１８が設けられている。なお、上記した高温空気出口１８は、図２１に示した他に、渦流管１０の軸心で高温側端面に外部方向に貫通穴をあけて流量調整弁を接続する構造などがある。

図４の流場Ａは、渦流管１０の内壁に遠心力によって押さえつけられながら高温空気出口へ向けて進む高速で高圧の空気の回転渦流である。流量調整弁１６Ｐによって外部に排出されない流場Ａの空気流は、進行方向を反転し、内側の低圧な流場Ｂに入り低温空気出口１５に向かう。外側の流場Ａの高速回転渦流から、図中点線の境界付近で同方向に回転するように力を受けて、再び高速回転渦流となって減圧され低温空気出口１５より出てゆく。ここで、外側の流場Ａと内側の流場Ｂとの間でエネルギ−交換（熱交換）が行なわれ熱分離する。

従来のボルテックスチューブの一般構成は以上のとおりであるが、最近では熱分離性能の向上を目指して内部構成に工夫を凝らしたものが提案されている。

例えば、図４中２点鎖線で示すように、高温空気出口１８の手前中央部に流れ制御用円板２を配設し、中央部での流れを遮断して渦流管内面１０ａに沿った円環状の部分３で高温空気のみが流れるようにしたボルテックスチューブが公開されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２０７７５６号公報

ボルテックスチュ−ブの性能の良否は熱分解性能にあるが、渦流管内面１０ａに沿って熱を帯びた回転渦流が流れるために、渦流管１０の温度が上昇し、性能が低下する問題がある。

本発明は、このような問題を解決しようとするもので、熱上昇の少ないボルテックスチュ−ブを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、圧縮空気を接線方向から噴出させて発生した渦流管内の高速回転渦流を利用して、回転渦流中心の冷気を一端部の低温空気出口から吐出し、熱を帯びた空気を噴出する高温空気出口が他端部に設けられるとともに、前記渦流管内の他端部に高温側端面および流量調整弁が設けられたボルテックスチューブにおいて、
前記渦流管の一部又は全部を全光線透過率が高い透明樹脂であるアクリル樹脂又は同じくポリカ−ボネ−ト樹脂を材料として形成したものである。

請求項１の発明は、圧縮空気を接線方向から噴出させて発生した渦流管内の高速回転渦流を利用して、回転渦流中心の冷気を一端部の低温空気出口から吐出し、熱を帯びた空気を噴出する高温空気出口が他端部に設けられるとともに、前記渦流管内の他端部に高温側端面および流量調整弁が設けられたボルテックスチューブにおいて、
前記渦流管の一部又は全部を全光線透過率が高い透明樹脂（非晶性）であるアクリル樹脂又は同じくポリカ−ボネ−ト樹脂を材料として形成したものである。

上記請求項１の発明の場合、渦流管の一部又は全部を全光線透過率が高い数値の透明樹脂材料〔アクリル樹脂やポリカ−ボネ−ト樹脂〕にすると、熱の放散が促進されることになり当該管に熱がこもらない。実験によれば、渦流管の温度を外気温よりも少し温かい（外気温プラス１０℃位）程度に抑えられた。ちなみに、従来の金属製の渦流管では７０℃以上の高温となる。全光線透過率の低い材料は熱が外部に放出されにくいため性能が悪い。請求項１の発明により、冷媒等で冷却することなく、渦流管の温度上昇が少ない性能の安定したボルテックスチュ−ブを提供できる。

請求項１の発明によれば、渦流管の一部又は全部が全光線透過率の高い材料から形成されているので、熱の放散が促進されることになり当該管に熱がこもらない。そのため、冷媒等で冷却することなく、渦流管の温度上昇が少ない性能の安定したボルテックスチュ−ブを提供できる。また、人が渦流管に触れても火傷を負う危険が少ない。

本発明の最良の実施形態を図面を参照しながら説明する。

本発明に係るボルテックスチューブは、基本的構成は図４に示す従来例と同様であるが、渦流管１０の一部又は全部が全光線透過率の高い材料で形成されたものである。

図１は、渦流管１０の一端部１２と他端部１３と中間部１１とが別体とされ、当該中間部１１が全光線透過率の高い材料〔アクリル樹脂やポリカ−ボネ−ト樹脂の透明樹脂〕で形成されたものである。

図２は、渦流管１０の他端部１３と中間部１１とが一体とされ、当該一体部分が全光線透過率の高い材料〔アクリル樹脂やポリカ−ボネ−ト樹脂〕で形成されたものである。

図３は、渦流管１０の一端部１２と他端部１３と中間部１１とが一体とされ、当該一体部分（管全部）が全光線透過率の高い材料〔アクリル樹脂やポリカ−ボネ−ト樹脂〕で形成されたものである。

このように、渦流管１０の一部又は全部を全光線透過率の高い材料で形成することにより、熱の放散が促進されることになり当該管に熱がこもらない。実験によれば、渦流管１０の温度を外気温よりも少し温かい（外気温プラス１０℃位）程度に抑えられた。ちなみに、従来のボルテックスチューブは、渦流管が全光線透過率の低い材料で作られているため、熱が外部に放出されにくいため性能が悪い。例えば、従来の渦流管では７０℃以上の高温となる。その結果、冷媒等で冷却することなく、渦流管１０の温度上昇が少なく熱分離性能が安定する。また、人が渦流管１０に触れても火傷を負う危険が少ない。

本発明の実施形態を説明するための図である。 同じく、他端部と中間部とが全光線透過率の高い材料で形成された渦流管を示す図である。 同じく、全部が全光線透過率の高い材料で形成された渦流管を示す図である。 ボルテックス・チューブの従来例を説明するための図である。

符号の説明

１０ 渦流管
１０x 軸線
１０ａ 内面
１１ 渦流管の中間部
１２ 渦流管の一端部
１３ 渦流管の他端部
１５ 低温空気出口
１６ 流量調整弁
１８ 高温空気出口
１９ ノズル

Claims (1)

1. 圧縮空気を接線方向から噴出させて発生した渦流管内の高速回転渦流を利用して、回転渦流中心の冷気を一端部の低温空気出口から吐出し、熱を帯びた空気を噴出する高温空気出口が他端部に設けられるとともに、前記渦流管内の他端部に高温側端面および流量調整弁が設けられたボルテックスチューブにおいて、
   前記渦流管の一部又は全部を全光線透過率が高い透明樹脂であるアクリル樹脂又は同じくポリカ−ボネ−ト樹脂を材料として形成したボルテックスチューブ。

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